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佳聯:什么是低頻揚聲器間的相互耦合?

2021年09月10日 16:11  來源:中國數字視聽網  字體【   

【數字視聽網訊】你會注意到,在大型的現場活動中,聲學工程師會將低頻揚聲器集中放置在地面上或者舞臺的一側,又或是線陣列的頂部。這樣做是有什么好處嗎?原理又是什么呢?在回答這個問題前,讓我們先來復習一下關于聲音的基礎知識。 

 

 

聲音波長

首先,來復習一下聲音速度“C”的定義(在海平高度,溫度為攝氏21°,并且處于正常的大氣環境中時。聲音的速度公式為C = f λ,“f”代表的是頻率,‘λ’為波長,此時音速C= 344 m/s)

那么什么是波長呢?從物理學來說,波長是指周期波型在一個振動周期內傳播的距離。它是波上同一相位的連續對應點之間的距離,如兩個相鄰的波峰、波谷或零交叉點。

當聲音通過空氣傳播時,空氣被從音源傳出的聲波所壓縮或變稀薄。當那些壓縮或稀薄的空氣撞擊你的耳膜時,它會與空氣中的壓縮波一樣振動,從而讓你聽到聲音。人耳正常的聽覺頻率為(20Hz-20kHz),此時的波長分別在大約17m到17mm之間。 

 


相互耦合現象

相互耦合是理論上會發生在所有發聲單元之間的一種物理現象,無論它們的大小。然而本文的重點是低頻單元之間發生的相互耦合,讓我們回到正題。

當兩個或以上的揚聲器單元發出相同的信號,同時聲音源的中心緊密相連,指向又一樣并且波長小于聲源中心之間的距離時,就會發生相互耦合現象。在這種情況下,組合成的聲壓會像一個聲波一樣向前傳播,好像所有的揚聲器單元都組合成了一個更大的單元。

比如只用兩個揚聲器單元,原則就是它們的聲學中心必須離得很近,要在它們發出的聲音頻率的1/4波長到1/2波長之間。波長越短頻率越高,兩個聲學中心之間建立相互耦合的必要距離就越小。 

 

 

圖1:(左邊)兩個單元間的聲學中心距離大于波長的1/2. (右邊)兩個單元間的聲學中心距離小于波長的1/2。

現在讓我們來看看兩種不同的情況。首先如果兩個單元間的聲學中心距離大于波長的1/2,那么平均軸和離軸點上測量的輸出加成可達3dB是原功率的兩倍。但是隨著兩個單元的不斷靠近至小于波長的1/2距離時,就會出現相互耦合效應,此時同點的測量輸出加成可達到6dB。

優勢的運用

為了說明上述現象,我們用QSC KS118有源低頻揚聲器作為例子。其頻率響應(-6dB)從41Hz延伸到98Hz。因此如前所述,我們需要參考這個低頻揚聲器所能產生的最高頻率來計算最短的波長使用公式C = f λ。

在98Hz時的1/2波長=1.75m

因此只要兩個KS118低頻揚聲器的聲學中心放置的距離小于或等于1.75米,相互耦合現象就會發生,就能得到6dB的加成。

結論

正如大家所看到的,要讓低頻揚聲器從相互耦合中獲益是挺簡單的,因為很容易就可以把它們近距離的放置在一起,這樣它們相互間的距離就會遠短于它們多產生的最高頻率聲波的1/2波長。這就是為什么行業內都習慣將低頻揚聲器靠近彼此放置在一起,這樣可以在使用較少低頻揚聲器數量的情況下就能在低頻上獲得較高的聲壓級。這可是一個免費獲得分貝加成的好方法!

(編輯:bingjiling)

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